边坡控制爆破技术
关于露天采矿边坡控制性爆破施工技术的探讨 郭鹏飞
关于露天采矿边坡控制性爆破施工技术的探讨郭鹏飞摘要：现阶段，我国的采矿工程建设有了很大进展，在采矿工作中，露天采矿是一种常见的采矿模式，随着采矿深度增加，边坡高度相应增加，对稳定性提出了较高要求。
在露天采矿中所面临的因素众多，尤其需要对爆破加以重视，这关系到了采矿的可行性与科学性，其中控制性爆破施工技术的有效应用，能够保证爆破过程中各项指标符合基本要求，可提高安全性，减少各类安全事故的发生。
该文首先指出露天采矿边坡爆破存在的问题，然后总结了控制性爆破施工的技术要点，最后结合工程案例进行分析，以供参考。
关键词：露天采矿；边坡；控制性爆破；技术要点引言露天采矿爆破施工中，成本控制、边坡控制等均非常关键。
爆破成本的控制，对于整个采矿成本的有效控制具有推动效应。
故此，在爆破施工准备前期，要求全面运用爆破技术方法，包括装药结构、炸药选择、堵塞方式以及整个爆破网络等。
与此同时，爆破过程并非完全依照预期来进行，往往还会出现很多影响采矿场边坡安全与稳定的不利因素。
比如像常见的一些爆破后缺陷，边坡结构、岩土性质、深孔爆破后产生的震动等。
1露天采矿边坡控制性爆破施工技术应用现状目前在边坡控制性爆破施工技术应用中，主要存在以下现象：①边坡控制性爆破施工方案设计不科学，施工方案是整个施工的基础和规范，因此在实际施工，必须保证施工方案设计质量。
但是在实际方案设计中，由于种种因素影响，存在方案制定不合理的情况。
由于边坡控制性爆破施工中存在的影响因素较多，如果出现影响因素控制不到位或者勘查不全面等情况，就会导致施工方案设计不科学。
这也是目前施工方案设计中存在的普遍现象，进而造成边坡控制性爆破施工的安全性在和科学性下降。
②钻孔质量不高。
钻孔质量会受到边坡角度、炮孔长度以及台阶高度的影响，如果边坡中存在节理、缝隙以及层理等情况，则会影响施工中的钻孔质量。
甚至出现边坡钻孔漂移现象，增加边坡控制性爆破施工中存在的安全隐患。
2露天采矿场爆破施工边坡控制①爆破作业前，技术人员对现场地质和岩层分布情况了解不清楚，无法形成科学有效爆破施工方案）。
边坡控制爆破技术
边坡控制爆破技术
2 爆破设计-预裂爆破 注意事项
（4）孔径和孔距的关系。预裂爆破一般采用不耦合装 药，不耦合系数大于2为佳。一般取孔距a预=(8～12)d，
计算时，应使a预符合上述关系。
（5）预裂爆破台阶高度。以H≤15m为宜，当挖深大
于15m时，宜分层爆破。层间应设平台，平台宽度
B=(1.5～2.0)m。
（3）工程适应性。光面爆破和预裂爆破适应于铁路、 公路、水利、矿山、场坪等石方边坡开挖工程。
边坡控制爆破技术
1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的成缝机理
• 应力波叠加理论
A σ σ
r
σ
T
B
T
σ
σ
r
T
炮孔
炮孔
σ
T
• 以高压气体为主要作用的理论
应力波叠加示意图
边坡控制爆破技术
1 基本概念 光面爆破与预裂爆破的成缝机理
尽量缩小预裂炮孔之间的起爆时差，有利于预裂缝的形成。
边坡控制爆破技术
2 爆破设计-光面爆破 爆破参数选择
（1）钻孔直径d ：深孔爆破时公路、铁路与水电取d=(80～ 100)mm，大直径多用于矿山d=(150～310)mm；浅孔爆破，取 d=(42～50)mm。 （2）台阶高度H ：与主体石方爆破台阶相同，一般情况，深 孔取H≤15m，浅孔取1.5m≤H<5m为宜。 （3）最小抵抗线W光 ： W光=Kd 或 W光=K1a光 式中：K——计算系数，一般取K=15～25，硬岩取小值； K1——计算系数，一般取K1=1.5～2.0，孔径大取小值； d——炮孔直径，mm； a光——光面爆破孔距，m。
边坡控制爆破技术
桂柳高速公路罗山光面爆破
边坡控制爆破技术
露天采矿边坡控制性爆破施工技术
露天采矿边坡控制性爆破施工技术【摘要】矿山露天开采工作对安全性要求十分严格，尤其是矿山边坡的稳定性，将会直接影响露天矿山开采工作的进度，一旦未能采用正确的爆破施工技术容易给工程带来安全隐患。
本文就露天采矿边坡控制性爆破施工技术的问题进行探究，对在露天矿山边坡开采过程当中爆破技术应用存在的安全性以及合理性问题进行分析，提出优化爆破方法、开发先进勘探技术等方法，希望能够矿山边坡爆破施工过程当中的安全性以及稳定性。
【关键词】开采工作；稳定性；爆破施工1.露天采矿边坡控制性爆破施工技术现状概述近几年我国越发重视在矿山开采过程当中的安全性问题，并且矿山开采的难度也逐渐提高，尤其是边坡的安全控制问题受到了更多采矿企业的重视，控制边坡的稳定性成为保障露天开采安全的重要因素。
在露天开采的过程当中，存在着多种因素共同影响着边坡的稳定性，例如地质环境、天气变化、边坡的设计等因素都影响后续开采工作的进行。
爆破施工技术的选择是影响边坡稳定性的关键因素。
尤其在一些开采年限较长的矿井，由于深度很大，安全性的控制更加重要，在深入开采的过程当中，难免会运用到爆破开采，通过对边坡的稳定性以及爆破用药量的计算，控制爆破的能量，从而保障在复杂开采环境之下露天矿井边坡的稳定性[1]。
1.露天矿山爆破工作存在的主要问题2.1选址有待优化在露天开采工作进行的过程当中，部分矿井是在原有矿坑的基础上进行开采，但是在之前的开采过程当中对边坡维护不到位，没有考虑到加强边坡稳定性的问题，甚至有部分矿井临近村庄，影响周围居民的生活安全。
在此种选址环境之下，一旦进行爆破工作，所产生的的爆破飞石严重影响周围居民以及工作人员的生命安全。
选址不合理还会产生对周围生态环境破坏等影响。
在没有足够的开采空间的背景之下，边坡的维护以及稳定性便会大大下降，与原有的施工方案出现不符的现象。
在施工进行的过程当中，即便已经出线选址不合理的不可抗力因素，在爆破施工工作进行的过程当中未能将周围的因素考虑到其中，调整控制性更强的爆破技术。
挖方边坡控制爆破施工技术应用
主， 浅孔爆破为辅的爆破方式松动岩土 ， 从上而下的 开挖方式对山体进行开挖。
雷管段位 ，并画出布孔 图。 （） ４ 台阶高度 Ｈ： 应根据辅助工作量大小、 机械
３ 爆破参数选择
（ ） 孔形 式及 孔径 ｄ 采用 潜孔 钻机 垂 直钻 孔 ， １钻 ： 钻 杆 直径 ｄ ９ ｍ ＝ ０ ｍ。 （ ２）布孔 方式 及起 爆 网络 布孔 方式 ：主体爆 破 钻孔 采 用三 角形 排式 布孔 ，
如图 １ 所示 。
设备效率及安全生产 、 工程具体要求来定 ， Ｈ取值为 １ｍ。 台阶坡 面角 ｏ ＝０ ～８。 之 间。 ０ 【 ７。 ０
（ 底 盘抵抗 线 ｗ：深孔 台 阶爆破 底 盘抵抗 线一 ５） 般 为 ：ｗ （０—５ ）根 据施 工经 验 ，ｗ 取 ３ｄ ＝２ ０ｄ ５ ，底 盘
３ ｋ ／ ｍ。 ５ｇ 。
计算 ，当孔深小于 １ｍ时 ， ０ 则按 ３ 倍孔径计算 ，本 ０ 处填塞长度取值为 ３ ｍ ． 。 ２
（ 超 深 ｈ：根据 岩石结 构 及硬度 ，结合 施工 经 ９） 验 ，按公 式 ：ｈ （．５ ０３） ＝０１ — ．５ｗ计算 ，本 处取 Ｏ３ｗ， ． ０
即超 深 为 ０６ 。ｍ。
（ ） １ 单孔装药量 Ｑ：主体单孔装药量按下列公 １ 式计算： ＝ 术 Ｈ 考虑到多排孔爆破时 ， Ｑ ｑａ ｈ ； 后排孔 受 到前排 孔 的矿岩 阻力 ， 后排孔 单孔 装药 量应 相应 提 高装药密度为 Ｑ ＝ ＊ Ｋ为增加系数 ，取 １ 。 ＩＫ Ｑ， ． １ 综合上述计算分析 ， 确定 的经验爆破参数见表ｌ ：
用 塑料 导爆 管 和 四通 连接 ，Ｌ一 ｓ２型起爆 器起 爆 。 为 了确 保起 爆 网络设 计 与现场 施工 的有 效衔 接 ，
路堑山体边坡控制爆破技术
采 用阿 特拉 斯潜 孔 钻 机施 工炮 孔 ， 当炮 孔 深 度 大
于 ８ｍ 时炮孔 直径 采用 ４ ０ｍｍ， ， ９ 配特制 直径 为 ７ ｉ ０ｍｌ ｌ
的乳 化 炸药 ； 面 爆 破 和 浅孔 爆 破 作 业 采 用 ４ ２ ｍ 光 ， ｍ ４ 的炮 孔 ， ２ 岩石 硝 铵炸药 或乳 化炸 药 。 配
１ 工 程 概 况
福 州 市三 环二 期 工程 道路 标准 宽 度 ７ ， 分地 ９Ｉ 部 ｎ
行机 械法 破碎 。
２２ 爆破 器材 及钻 孔设 备选择 ．
段宽 度 为 ５ ０ ｍ。其 中 ， ｗ１ ３标 段 桩 号 Ｋ Ｔ ． ９＋８ ０ ０ 一
Ｋ ０＋１０段 路基 穿过 山体 ， １ ５ 需爆 破 开挖 路 堑 。爆 破施
摘 要 ： 据 工程 实 际情 况 ， 根 通过 比较 分析 ， 订 了深孔 爆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 和 浅 孔爆 破 相 结合 的控 制爆 破 施 工 方案 。选 制
择 了合 理 的爆破 参数 、 药结 构和起 爆 网络 ， 别对 边坡 光 面控 制爆 破 进 行 了专 门设 计 。 同时按 《 破 装 特 爆
装 药 ， 保炮孔 填塞 长度 和质 量 。② 采用 竹 篾 网铺 盖 确 爆 区 ， 后上 面压砂 袋 ， 袋每平 方米 的数量 主要 根据 然 砂
收 稿 日期 ：０ ２ ０ － ２ 修 回 日期 ：０ ２ ０ 一 ８ ２ １－２ ２ ； ２ １ － ４ ｌ 作者简介 ： 志宏（９８ ） 男 ， 徐 １７ 一 ， 安徽 庐 江人 ， 师 。 Ｉ程
注 ：ｍ 为炮 密 集 系数 ； 炮 倾 角 。 Ｌ ０为 Ｌ
９ ２
铁
道
建
铁
道
复杂地质条件下高边坡爆破施工控制技术
０４ ０５ ｇ ｍ。 钻孔角度一般为 ７ ．￣ ．ｋ ／ ， ３。 ， 药采 用 ９ 装 ０乳 化 炸 药 药 卷 ， 坡 预 裂 孔 起 爆 时 间与 主 爆 孔 的起 爆 时 间 间 隔 △ｔ 边 在 ７ ｍｓ ２ ０ ｓ范 围取 值 ；起 爆 网路 采 用 导 爆 管微 差 雷 管 ５ ￣０ｍ 与导爆索直接联结法 。 表 １ 深 孔 爆 破 试 验 参 数 设 计
系 统 ，负 责 生产 供 应工 程 建 设 所 需 的混 凝 土 骨 料 。采 石 料 场 总 开 挖 工程 量 为 ５ ４ ４万 １ 。 ３． ７ ，其 中 有 用料 为 ３ ５７ 万 Ｉ 。 １ ０． ｎ ，在
Ｈ＋ ｈ，圆柱形药包重量 Ｑ＝Ｋ’Ｗａ ，式中 ，Ｈ为台阶高度
ｒ ｈ为 孔超深 ｍ ，为 １０ ，Ｋ ’炸药 实用单耗量 ，为 ｎ， ．ｍ
第 １ ２卷 第 ５期
２ ２生 ０１
中 国
水
运
Ｖ ．２ ｏＩ １ Ｍａｙ
Ｎｏ． ５
５月
Ｃｈｉ ａ ｎ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ａｎｓ ｏｒ ｐ ｔ
２ ２ ０１
复杂地质 条件 下高边坡爆破施 工控制技术
李春 放
（ 中铁 十九 局集 团 第 一３ 程 有 限公 司 ，辽 宁 辽 阳 １ １ ０ ） ７ － ｌ ００
初 见 中段 一 逆 断 范围控 制 。 层 带 出露 。
路堑边坡精准控制爆破技术及应用
路堑边坡精准控制爆破技术及应用薛里【摘要】According to the geological conditions of Guiyang Guangzhou railway GGTJ-2 DK120+692~ DK120+874 section,the improved slope control blasting technique is put forward based on the characteristics of smooth blasting and pre splitting blasting,combined with drilling angle precise directional technology and blasting parameters optimization method, and the sequence of detonation is optimized,and the precise control blasting of the soft surrounding rock slope is realized. Through the field application,the slope is beautiful after blasting,and the half-hole rate reaches 90%.At the same time, the damage of retaining rock mass is reduced,and the stability of the rock mass is increased,which provides a reference for the excavation of the cutting slope under the condition of soft rock in the future.%针对贵广铁路GGTJ-2标DK120+692~DK120+874段的地质条件,在综合了光面爆破和预裂爆破特点的基础上,提出了边坡控制爆破改进技术,结合钻孔角度精确定向技术和爆破参数优化方法,优化起爆顺序,实现了软弱围岩边坡的精准控制爆破.通过现场应用,爆后边坡平整美观,半孔率达到了90%;同时降低了保留岩体的损伤,增加了保留边坡岩体的稳定性,为以后在软弱岩层条件下进行路堑边坡爆破开挖提供了参考.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2018(024)002【总页数】5页(P34-38)【关键词】路堑边坡;控制爆破;装药结构;钻孔精度【作者】薛里【作者单位】中国铁道科学研究院集团有限公司,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U455当前高速铁路工程施工环境复杂、建设标准高，爆破超、欠挖控制要求极严，《铁路路堑边坡光面(预裂)爆破技术规程》(TB10122-2008)[1]要求孔口位置偏差不得超过1倍炮孔直径；方向误差不得超过1°；坡面平整度(凹凸差)小于±150 mm。
高边坡开挖爆破技术及控制措施
关键词 ：高 边坡 ；开 挖 ；爆破 技术 ；控 制
１ 工程 概 况
两 河 口水 电站 开 挖 工 程 Ｉ Ｉ 标 施 工 ， 主 要包 括
２ ． ４ 钻孔 预裂孔采用Ｑ Ｚ Ｊ — Ｉ Ｏ Ｏ Ｂ 型 潜 孔 钻 钻 孔 ，孔 径
９ ｍ ｍ ；梯 段 孔采用 Ｃ Ｍ ３ ５ １ 和Ａ ｔ ｌ ａ ｓ Ｄ ７ 钻 孔 ，孔径 左 岸坝肩２ ６ １ ５ ｍ 高 程 以上 的 开 挖 与 支 护 （ 含 ８ ｌ Ｏ ｍ ｍ 。各Ｓ Ｌ Ｓ Ｌ 深 根据 每孔 实 际高程 ， 由测 量 具体 ２ ６ ４ ０ ． Ｏ Ｏ ｍ 、２ ７ ０ ０ ． Ｏ Ｏ ｍ 、２ ７ ６ ０ ． Ｏ Ｏ ｍ 、２ ８ ２ ０ ． Ｏ Ｏ ｍ 高 程 １ 共 四 层 防 渗 灌 浆 平 洞 进 口段 ５ ０ ｍ 开 挖 及 支 护 施 确定 。 钻 机 就 位后 用 地 质 罗 盘及 坡 度 尺 或 自制 量 角 工） ，左岸 泄 洪 建 筑物 （ 包 括 洞 式 溢 洪 道 、深 孔 泄
工 ，根 据地 质 勘 测 资料 和 现 场 开 挖 情况 ，岩 石 为 则 在 监 理 工 程师 同意 后进 行换 位 钻 孔 ，或 对 孔 内 粉 砂 质 板 岩 与 绢 云 母 板 岩 ， 边 坡 工 程 地 质 以 Ⅳ 进 行 固壁施 工 ，再进 行扫 孔 。
类 、 Ｖ类为 主 。
预 裂 孔 设 置钻 孔 样 架 。在样 架 基 础 部 位布 置 爆 管雷管 继爆 ，起爆＝ ５ Ｏ ｃ ｍ 的插筋 ，固定样架钢 管 。导向钢管 爆，起爆时间超前相临主爆孔７ ５ ～１ ０ ０ ｍ ｓ 以上 。缓 与水 平 夹 角 由 测量 放 样 后 ，利 用 坡 度尺 和量 角 器 冲孔、主爆孔采用双 导爆管雷管反 向起爆 。起爆
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预裂爆破是在半无限介质中进行的，由于岩石的夹制 作用，预裂爆破在裂开岩体的同时也对保留岩体产生 了较强的震孔先行爆破法。在主体石方钻孔之前，先沿 边坡钻密孔进行预裂爆破，然后再进行主体石方钻 孔爆破。
B. 一次分段延期起爆法。预裂孔和主爆破孔用毫秒 延期雷管同次分段起爆，预裂孔先于主爆孔 (75～ 110)ms起爆。 ➢ 由于预裂孔距被保护的重要设施和待保留的岩体
很近，且其夹制作用大，在装药量相同时，爆破 时预裂孔比主爆孔所产生的爆破振动更大，所以 应该限制预裂孔爆破的单响药量。
边坡控制爆破
2012.12
20世纪50年代瑞典发明并使用了光面爆破技术。
20世纪60年代初，美国尼亚加拉水电站使用预裂 爆破技术，并在60年代中期进行预裂爆破的理论研 究。在60年代中期及70年代，对预裂爆破和光面爆 破的成缝机理研究中，完成了从应力波拉坏论，爆 破气体破坏论，应力波与爆破气体联合作用破坏论 的发展阶段。
三峡水电站永久 船闸的光面爆破
永久船闸成型后 的情况
采用了预裂和光面爆破开挖的三峡工程钢管槽
① 定义：沿边坡线按照设计的边坡高度、坡度 采用控制爆破技术进行边坡开挖的方法，称边坡 控制爆破，边坡控制爆破是维护边坡稳定的重要 技术措施。其基本方法有光面爆破和预裂爆破。
② 边坡的分类：石方边坡按用途可分为永久边 坡和临时边坡；按形状可分为垂直边坡和倾斜边 坡；按边坡高低可分为高边坡和低边坡。对于矿 山和交通部门，边坡高度大于15m称高边坡，边 坡低于5.0m称低边坡，一般石方边坡为5.0m～ 15.0m。对于水利水电部门也存在有特高边坡。
主爆区
预留光爆层法
主爆破孔
光面爆破孔
①定义：沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或
装填低威力炸药，在主爆区爆破后起爆，以形成平整轮
廓面的爆破作业称光面爆破。
② 基本作业方法：
A. 预留光爆层法。先将主体石方进行爆破开挖，预留设 计的光爆层厚度，然后再沿开挖边界钻密孔进行光面爆
破。光爆层厚度是指周边孔与最外层主爆孔之间的距离
小湾水电站左右岸拱 肩槽开挖预裂壁面
溪洛渡水电站左岸坝 肩槽开挖预裂壁面
➢ 两种方法都是对开挖周边进行控制的爆破技术，通过 较密的钻孔和“弱装药”及“不耦合”来降低炸药爆 破时对炮孔壁周围岩石的破坏程度，并取得平整光滑 的轮廓面。
➢ 在相同的装药条件下，两者都是通过不耦合装药来降 低爆破对岩体破坏的动效应，而光面爆破的静效应远 小于预裂爆破，从爆破理论分析，光面爆破比预裂爆 破对基岩损伤要小得多，更有利于保证围岩的稳定。
（3）预裂爆破的减振效果；
（4）预裂爆破的装药结构及施工方法。 上述研究成果，使预裂爆破在葛洲坝工程中得
以全面推广，将所有缓坡全部改为陡坡开挖，并大 大减少开挖工程量。导爆索药串绑在竹片上的装药 方法，沿用至今，并在全国推广。
1978年在东江水电站完成花岗岩中预裂爆破试验 后，证明软硬岩中均能获得成功。
(1) 炮孔起爆顺序不同。光面爆破是主爆区先爆， 光爆孔后爆；预裂爆破是预裂孔先爆，主爆区后 爆。 (2) 自由面数目不同。光面爆破有两个自由面， 预裂爆破只有一个自由面。 (3) 单位炸药消耗量不同。光面爆破单位炸药消 耗量小；预裂爆破由于夹制性大炸药单耗大。
（1）地质条件适应性。光面爆破和预裂爆破广泛地 用于坚硬和完整的岩体中，效果明显；在不均质和 构造发育岩体中，采用光面爆破效果虽然不明显， 但它可减轻对保留岩体破坏，减少超欠挖，有利于 边坡稳定。
建成后的三峡水 电站永久船闸
建设中的三峡水电 站永久船闸
保护层开挖采用斜孔光面爆破技术
三峡永久船闸水平建基面保护层开挖面积大，强度 高，工期紧。为使保护层开挖顺利进行，确保基岩面 质量满足设计及现行施工技术规范要求，结合船闸工 程地质条件，作了一系列保护层开挖爆破对比试验， 选取了适合永久船闸开挖特点的手风钻水平光面爆破 开挖方法，保证了质量和进度，取得了预期的效果。
20世纪80年代，一大批水电站工程在推广预裂 和光面爆破技术（例如广州抽水蓄能电站、隔河岩、 东风、铜街子等水电站）后，又积累了丰富的经验。 进一步佐证了该技术的推广应用价值.
20世纪90年代至今，三峡、龙滩、小湾、溪 洛渡等水电站建设中，将该项技术的推广应用推 向高潮。
三峡工程中坝基、船闸和地下电站全面实施预 裂和光面爆破技术。
B. 一次分段延期起爆法。光面爆破孔和主爆孔用毫秒延 期雷管同次分段起爆，光面爆破孔迟后主爆孔(150～ 200)ms起爆。
①定义：沿开挖边界布置密集炮孔采用不耦合装药 或装填低威力炸药，在主爆区爆破之前起爆，在爆 破和保留区之间形成一道有一定宽度的贯穿裂缝 （预裂缝），以减弱主体爆破对保留岩体的破坏， 并形成平整的轮廓面的爆破作业，称预裂爆破。 ②预裂缝的作用： A. 防止主爆区的破裂缝伸向保留区； B. 减小主爆区对保留区的振动影响； C. 开挖边线形成平整轮廓面。
我国水电系统在1963年和1964年由长江水利委 员会在湖北陆水电站护坝首次进行预裂爆破试验。 接着水电部施工研究所在刘家峡工程尾水洞口部也 试用过预裂爆破，后因文化大革命而停止了数年。
20世纪70年代葛洲坝工程进行了大规模预裂爆破 的试验研究，主要研究的内容包括：
（1）预裂爆破的参数；
（2）预裂爆破对保留岩体的损伤；
光面爆破是在主爆破孔起爆后再起爆的，相当于在半 无限介质中形成瞬间临空面后再进行周边孔爆破，由 于自由面的存在，岩体的约束条件发生了变化，岩体 受力状态与预裂爆破时有明显的不同。采用预留光爆 层的光面爆破，使光爆孔的临空面形成得更充分。
预裂爆破钻孔数量较多，钻孔质量要求高，爆破参数 不易控制；
光面爆破因有临空面，光爆参数易控制，且参数在一 定的范围内都能得到较好的爆破效果。